以國家重大需求為導向開展科技自主創新工作
——訪中國工程院院士、石油煉制工藝及催化劑專家李大東

□ 文/唐大麟

記者：您作為我國著名的石油煉制工藝及催化劑專家，長期以來從事加氫催化劑研究工作，能否給讀者簡單科普一下什么是加氫催化劑？

李大東：石油是碳氫化合物，所謂煉油實際上是把石油轉化成石油產品，其主要目標是把重油變為輕油，像目前市場上的主要石油產品汽油、航煤、柴油等都是輕質的。所以這樣一個轉化過程，實際上也是碳和氫重新分配的過程。從石油的不同餾分來看，越輕的組分中氫的含量越高，越重的組分中氫的含量越低，所以重油轉化過程中必須要加一定的氫。打個比方，如果說我們原油的氫含量是12，那么像汽油、航煤、柴油這類輕油的含量就是13，而像蠟油和渣油這類重油的氫含量一般是11，所以我們一般轉化的就是這類重油。這種轉化通常有兩種辦法，一種是脫碳，就是把重油里的碳拿掉一部分，這樣剩余組分里氫含量會變高，國內外早期的煉油工業都是以脫碳這種方式為主進行重油轉換，脫碳的這部分資源會變成焦炭等產品，利用價值不高。另一種辦法就是加氫，因為脫碳會使脫出去的那部分碳不能很好的利用，但是若能加進去一定比例的氫，讓其轉化成輕組分，那這類石油資源就能得到高效利用，這就是加氫催化劑的作用。此外，可以說煉油加氫的過程也是對石油產品精制的過程，所以說加氫技術是煉油工業的關鍵核心技術。記者：您在很多場合都談到過煉廠轉型這個話題，在當前“雙碳”背景下，未來煉廠轉型的路徑是什么？其轉型技術核心又是什么？

李大東：從當今煉油工業的發展趨勢來看，柴油已經過了消費峰值，汽油正在接近消費峰值，航空煤油還有一定的增長空間，所以總的產品需求量還沒有到達峰值，因此我們石油產品的總體需求量還有一定的增長空間，但也不多了。那么隨著石油產品消費峰值的到來，在未來更長的時間范圍內，石油產品的需求下降將是不爭的事實，這時我們寶貴的石油資源將更多的變成生產化工原料的生產材料，因此我們的煉廠就要逐步轉型。未來煉廠的轉型也有兩種類型，一種是轉為化工型煉廠，另一種則主要向煉制特種油品轉型，像潤滑油，特種蠟等，雖然這些產品的價值較高，但絕對需求量不像汽油、柴油那么大，因此從煉廠的效益來說，將來會有一部分煉油能力轉煉特種油品，但從規模來講，大部分還將轉為化工型煉廠。

在轉型過程中，我們也不能不計成本和代價，現在我們有很多大型的石化廠區是煉油廠和化工廠結合在一起的，如果能首先從這些工廠進行轉型將是最經濟有效的。對于現在以生產燃料為主的煉廠，將來可以轉型為以生產化學品為主、生產高質量油品為輔的工廠，對這樣的轉型煉廠，我們也不追求所謂化工品產量的最大化，而是要追求效益最大化。舉個例子，我們設想這樣的煉廠，它生產出來的低碳烯烴和芳烴，不要在煉廠自己再進行分離加工了，而是輸送到隔壁化工廠里進行分離加工。如果這個化工廠的產量不需要擴產的話，那就停一部分石腦油裂解爐，而接受隔壁煉廠輸送過來的低碳烯烴和芳烴，這樣就能使工廠平穩的轉型過渡，且實現效益最大化。作為企業，我們首先應該根據市場的需求來組織生產以實現企業的效益最大化，而我們轉型的方式和提供的技術也應該按照效益優先的思路，并結合煉廠的實際情況來開發轉型需要的技術。

煉廠轉型最核心的技術還是重油轉化技術，從生產燃料油品為主轉化為生產化工品為主，不同的重油轉化技術決定著不同的產品生產，因此這項被我們稱之為“SHMP”的煉廠轉型技術，也是我們正在開發的一項化工型煉廠的核心技術。記者：我國從2020 年7 月1 日起執行了汽車燃油國六A 標準。從明年7 月1 日起將執行國六B標準，應該說這個標準已經達到國際先進水平了。結合我國資源稟賦及煉油工藝實際情況，您覺得我國在未來的清潔燃料領域是否還有提升空間？

李大東：歐洲現在執行的是歐六標準，從歐六各項指標來看，我們國六標準跟它基本在同一個水平，個別指標還略高一點。未來隨著環境要求的提高，我們的產品質量也必然要提高，但目前都處于醞釀階段，還未形成新的標準。從油品技術開發角度來講，研究工作必須超前考慮提高產品質量需要準備哪些技術。

目前，在汽油升級面對的主要問題中，汽油硫含量是10個ppm，這個值未來可能維持不動。對汽車制造廠商來講，他們想要提高汽車內燃機的效率，這就要求汽油中的辛烷值要高，這樣可以提升內燃機效率，另外還希望減少烯烴、芳烴，這樣有利于減排。但這個想法是矛盾的，因為烯烴和芳烴都是高辛烷值組分，減少它們是可以做到的，但如果還得保持甚至提高辛烷值，技術上就有相當的難度，唯一的辦法是加醇。比如說乙醇是一條途徑，但汽油的氧含量有一定限度，另外乙醇的原料是糧食，也不夠大規模工業生產的量。從烴類的組成來看，除了醇類，就是異構烷烴，所以如果要進一步減少烯烴與芳烴，還要保持高辛烷值，就只有增加異構烷烴的比例。增加異構烷烴的途徑有兩個，一個是增加烷基化，這就要求催化裂化要多產碳4以提供更多的烷基化原料，這是一條途徑。另一條途徑就是增加碳5、碳6的異構化比例，但是碳5、碳6異構化原料有限，另外它的辛烷值如果到碳7會更高。目前全世界工業化的只有碳5、碳6，碳7還在研究階段。大家都在研究碳7的異構化技術，主要難點是解決異構化和裂化的矛盾問題，這是一個比較棘手的技術難題，但我覺的這項工作應該做，而且是有意義的。

柴油現在的硫含量和汽油一個水平，也是10個ppm，今后主要是降低多環芳烴，因為多環芳烴的排放會產生顆粒物，而顆粒物跟霧霾又有直接關系，所以要想進一步改善我們的空氣質量，改善環境，柴油還要進一步降低多環芳烴。現在的多環芳烴值是7，如果未來要降低到5、4甚至是3，我們現有的技術通過進一步的優化，比如在RTS這樣的技術基礎上進一步改進和提高，是有可能達到的。所以對于進一步提高油品質量，從研究單位來說，我們得提早根據這個需求做好相應的技術準備，這也是我們的責任。

記者：有數據顯示，目前我國乃至全球范圍內優質石油資源數量在下降，優質石油資源降低是否會對我國煉油工業造成影響？我們該如何應對化解？

李大東：世界原油質量變化總的趨勢是變重，API度在10-26之間的可采儲量在10年前占總量的11%，目前已上升到14%。同時，全球剩余可采儲量中，硫含量＞1.5%的高硫原油約占70%以上，這是一個大趨勢，也是我們今后必須面對和解決的問題。另外剛才談到的，隨著環保法規日益嚴格，油品升級的步伐也在加快。北京已于2017年起執行京六車用燃料標準，苯、多環芳烴、烯烴等含量大幅度降低，并正在醞釀下一階段車用汽柴油標準；全國也已于2019年執行國六A階段車用汽油標準和國六車用柴油標準，明年起執行國六B車用汽油標準。未來，不能滿足排放標準的燃料將無法進入市場。因此，煉廠在使用日益劣質的原油，但還要保證清潔化地生產優質燃料油，難度前所未有，只有依靠技術創新。

記者：作為科學家，最重要的品質是什么？在商業社會，科學家是否應該具有商業思維或市場意識？

李大東：我覺得作為中國科學家，最重要的品質首先就是要根據國家戰略需求，做國家需要做的工作。其次像我們這樣企業中的科學家，也必須要根據市場需求，超前謀劃布局技術研發工作。比如剛才提到的清潔燃料技術，從國一到國六標準的升級，基本都是依靠我們國內自己開發的技術支撐，而且這種開發一定是要早于標準執行若干年的，這就要求科學家必須要提早謀劃，超前思考，預判市場走勢，從而研發新技術，推動社會進步，我覺得這是科學家必須要有的基本素質和品質。

記者：石油化工科學研究院歷史上有不少著名科學家，您很年輕時就與他們一起工作，他們對您有何影響？

李大東：石科院歷史上走出了侯祥麟、武遲、閔恩澤和陸婉珍夫婦等老科學家，從這些科學家前輩身上，我確實學到過很多非常寶貴的東西。閔恩澤院士每次修改科研報告時的敬業精神和嚴謹態度，令我印象深刻；武遲院士每次對會議的總結都全面、深入、獨到，并且更上一個層次，令我記憶深刻；侯祥麟院士正直、無私的品質，及其所具有的高遠的戰略眼光，令我永志難忘。都說活到老、學到老，其實不僅僅是這三位科學家前輩，我們身邊每一個人的身上都有值得學習的地方，特別是作為研究人員，做到這一點對我們自身提升非常重要。

記者：在過去的工作中是否也有遺憾？

李大東：你這個問題，我曾經也思考過，我今年已經84歲了，如果要說遺憾的話，我個人的感覺是我們過去幾十年里原始性創新的工作還是太少了。目前從科研的硬件條件來看，我們不比西方差，有的甚至還要好一些，那就理應做到全世界第一才行，但畢竟跟蹤模仿容易，爭第一拿冠軍難。這個問題我琢磨了好久，認真總結了世界煉油工業技術發展的歷史，看看人家是如何做到第一的，所以我2011年在《科技導報》發表了那篇《技術創新的思路從何而來？》的文章。

記者：您覺得制約我們原始性創新發展的障礙是什么？如何克服？

李大東：我覺著應該是兩方面因素造成的。從客觀上來看，跟我國石油工業起步較晚有關。1959年大慶油田開發以后我們才有了資源條件來發展現代煉油工業，有了“五朵金花”，但那時國外的很多技術已經很成熟了，結合我國社會主義經濟建設的具體需求，我們已經沒有必要再另辟蹊徑從頭開始。所以在很長一段時間內，我們的煉油工業技術研發就是以跟蹤模仿為主。從主觀上來講，和我國原始創新能力的培養不足有關，這一點很重要。現在我們做了很多的補救工作，比如加大科技獎勵力度等，但這些遠遠不夠。這個問題的根本在于國家應從教育入手，從小就培養孩子的創新思維，鼓勵各級學校教育孩子走原創型路線，而不是跟蹤模仿別人，但這不是一天兩天能解決的。另外我們必須要加強基礎研究水平，因為原始性創新技術開發是為國家的重大需求和未來市場的重大需求服務的，那原始創新的思路從何而來？基礎研究就為其提供了新的知識和認識，現在全世界也都在走這樣的路線。當前我國經濟社會發展已進入新階段，我相信未來必須也一定會解決原始性創新問題。

記者：您認為創新思維該如何培養？

李大東：剛才談到了我寫給《科技導報》的那篇文章，今年我在給石科院研究生和中國石化管理干部學院學員講課時也談到了“技術創新的思路從何而來”這個問題。技術創新是研究開發新技術，包括原始創新或者改進原有技術，并將這些新的技術成功商業化而創造價值的全過程。技術創新的實質是創造技術差異，目的是獲得競爭優勢，產生更大價值。技術創新的過程需要根據市場需求來確定需要開發的技術，在對現有技術進行全面分析、梳理的基礎上，以缺點、不足為突破口，找準問題，逐個解決，形成新技術，最終用于市場、創造利潤。技術創新是一個過程，起點就是正確地找到問題，如果能找對問題，就找對了解決問題的方向，技術創新就成功了一半。

在這個過程中，原始創新構思的形成則包含必然性和偶然性因素。微生物學家巴斯德曾說過：“在觀察的領域中，機遇偏愛那種有準備的頭腦。”數學家華羅庚說：“如果說科學上的發現有什么偶然的機遇的話，那么這種偶然的機遇只能給那些學有素養的人，給那些善于思考的人，給那些具有鍥而不舍的精神的人，而不會給懶漢。”閔恩澤院士也說過：“原始創新的幼芽，是植根于必然性的沃土之中。只有把勤勉的汗水滴進實踐的土壤里，機遇的奇葩才會吐艷。”要取得創新，打開思路很重要，那我們又該如何取得創新思路的來源呢？其實這些思路就在我們的身邊，在眼前。比如國內外實踐案例的分析；文獻的啟示和討論；試驗中的意外發現；已有科學知識的新應用；其他行業、專業會議的收獲；移植其他學科的知識；與其他行業知識的集成；基礎研究科學知識的積累；科技前沿開拓的知識積累等等。通過梳理歷史上成功的技術創新案例，我們會發現技術創新以市場需求為導向，是從市場中來，到市場中去的過程，只有在解決關鍵技術問題之后才會產生技術創新，找準這些關鍵技術問題，就為技術創新指明了方向。所以說找準問題是技術創新的起點，是技術創新思路的源頭。

記者：您現在的關注點在哪些方面？

李大東：我現在的關注點都是一些比較大的問題，比如汽油C7異構化的問題，現在我也專門安排了一個學生在做這方面研究，雖然現在看起來還有很大難度，但并不等于不能解決。另外向化工煉廠轉型的問題也是我關注的，現在我們的團隊也正在積極攻關。

記者：您參加科研工作60 多年了，這一甲子的時光走下來，有何心得體會？

李大東：我1962年從北京大學化學系畢業，到石油科學研究院工作，至今整整60年。親身融入了中國煉油技術從跟蹤、模仿、再創新到自主創新的各個階段，親身參與了我國現代煉油工業的建設。最近中國石化管理干部學院要我給中國石化近兩年新進的1500名大學生和碩士、博士生講課，我的授課題目就是《60年科研工作的體會》，這里面我主要講了八點體會，今天也分享給大家。

第一，熱愛是最好的驅動力。從事科研工作，要想有所建樹，首先要熱愛它，而不是簡單地把它看成是一種職業和任務。只有這樣才能全身心投入，才能不分白天黑夜地冥思苦想，才會有成功的可能。也只有熱愛，才有積極性和主動性，主動想事情、做事情，而僅靠每天八小時是成不了科學家的。

第二，自信心來源于用掌握的知識解決實際問題。中國要實現高水平科技自立自強，科技人員樹立自信心尤其重要。我們要扎實地掌握必要的基礎理論知識，并在科研實踐中學會如何運用你的知識解決實際問題。這樣反復實踐的過程就是自己水平和自信心不斷提高的過程。而自信心來源于在技術上踏踏實實干成幾件事。

第三，虛心學習將使我們終生受益。古人云“三人行，必有我師”，這是至理名言。虛心向身邊的人學習，活到老，學到老，必將受益終身。世界上成才的道路有千條萬條,其中最容易做到而又最容易被忽視的一條途徑，就是尋求別人的幫助和指導。從某種意義上說，一個人如果一生都能虛心地向周圍的人求教，尤其是誠懇地向老同志和老前輩學習，那他就把握住了打開成功之門的鑰匙。

商晨 攝

第四，團結合作才能最大程度地發揮個人的作用。要認識到團隊的作用很重要，特別是對于應用技術開發，團隊的作用是決定性的。個人在團隊中有重要作用，但是必須學會尊重別人并承認別人的勞動，這樣別人才會尊重你。團隊合作，是人力、財力和物力的匯集和再分配，無疑，人是最關鍵的因素。1991年開始，中國石化采用“十條龍”模式組織科技攻關。其最大的特點就是科研、設計、生產、設備制造、工程建設等單位團結協作，聯合攻關，將科技成果直接轉化為生產力。這一過程需要科研、設計、生產的精誠團結，緊密配合，研究開發是基礎，工程設計是橋梁，生產單位是依托和主體。無疑，人是合作的最關鍵要素，合作者既要有很高的業務水平，也要有充分的團隊意識，既要做好自己，也要尊重別人，才能目標一致，形成合力。至今，這一模式已發揮出巨大效益。

第五，抗挫折能力是人生成功的必要素質。在研究工作中要取得重大突破并有所創新，必須培養百折不撓的勇氣和毅力，學會解決各種問題的途徑和方法。閔恩澤院士經常說：“試驗挫折，好似吃‘麻辣燙’，越辣越愛，堅持下去，終獲成果”。上世紀80年代初，石家莊煉化大慶常渣催化裂化工業試驗成功并大量推廣應用，創造了顯著的經濟效益和社會效益。問題也隨之而來：催化柴油氧化安定性差，顏色變深，產生沉渣，總部要求盡快解決問題。我們在分析原因時發現，國產原油氮含量高導致催化柴油中雜環氮化物含量高，是安定性差的根本原因。尤其是堿性雜環氮化物，如吡啶類，是影響安定性的主要因素。因此我們決定以吡啶為模型化合物，利用微反，開發加氫脫氮催化劑。經過研發，選出3個催化劑，信心滿滿的到齊魯臨氫實驗裝置評價，結果遠不如目標催化劑N-22，大家情緒都十分低落，自信心受到沉重打擊，但一致認為不能輕易放棄，于是總結原因。在實驗室里發現，催化劑微反評價用的是模型化合物吡啶，而在齊魯臨氫裝置用的是催柴，其中含有多環芳烴，與脫氮的目標反應物吡啶類氮化物形成競爭吸附，導致脫氮效果明顯下降。原因找到后，我們有針對性的改進催化劑性能，到1982年石科院自己的臨氫實驗裝置也建成，問題得到完美解決，所開發的RN-1催化劑性能明顯優于N-22。在廣石化工業裝置上成功應用，1994年出口到意大利ENI公司，1989年獲得第一屆世界知識產權組織與中國專利局聯合頒發的10項發明專利金獎之一，1991年，獲得國家科技進步獎一等獎。

第六，也是剛才談到的，準確地找準問題是解決問題的第一步。

第七，站在更高層面把握研究方向和思考問題。高度決定視野，學會站在更高層面把握研究方向和思考問題。即使現在是一個課題組長，負責某一具體課題，但考慮問題也應站在該領域、甚至整個石化行業的戰略高度，要培養全局觀，這樣才有可能使你開發的技術發揮更大作用。

第八，要以國家重大需求為導向開展創新和突破自我。我們還需要學習和掌握根據國家重大需求來開拓前人從未做過任何工作的新領域、探索解決問題的新方法，即做好原始性創新工作的方法。其基本途徑還是通過實踐來培養和幫助一大批中青年科技骨干成為做這類工作的領軍人物，只有這樣，中國的煉油工業才能做到國際領先。